Question sur l'Entropie

[Floda200489]

Bonjour,

Après avoir compris les généralités de l'entropie, je souhaite accroître un peu plus mes connaissances. J'aimerai donc avoir plus de précisions sur ce qui suit :
Peut-on parler d'entropie dans ces cas ? :
- Feu (n'importe quelle circonstance)
- Rayonnement infrarouge qu'un organisme produit et plus généralement la production de chaleur minime qu'il produit quand il marche, mange, bouge, parle...

Maintenant un scénario : D'une manière absolument théorique, admettons que l'on exclue tous les phénomènes externes au système Terre. Donc on imagine que le Soleil est éternel et qu'il nous fournit de l'énergie en continu uniformément durant une période infinie. Tout ce qu'il se passe hors de la Terre ne change pas et ne changera jamais.
Si l'on concerve cette loi qui est donc l'augmentation du désordre, peut-on dire qu'à un moment donné la vie ne pourra plus survenir du fait qu'il n'y ait plus assez d'énergie disponible ? Et pour aller plus loin, le mouvement pourrait-il lui aussi cesser ?

Merci pour vos réponses
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[gts2]

Bonjour,

Il y a beaucoup de question.

Simplement sur deux points :

La terre reçoit de l'énergie du soleil à basse entropie et l'exporte à haute entropie, en gros l'énergie de la terre est constante.

La vie ne se nourrit pas seulement d'énergie, mais il faut aussi prend en compte les échanges entropiques.

A mon avis, il faut déjà éclaircir ces deux points.

Voir le livre de n Erwin Schrödinger "Qu'est ce que la vie" ?

[Floda200489]

Merci !
Mais est-on d'accords pour dire qu'à chaque fois qu'un mouvement est fait, un bien consommé, un déchet jeté, cela génère de la chaleur et donc de l'entropie ?

[gts2]

On va éviter "cela génère de la chaleur", parce que la chaleur a en physique un sens bien précis.

Par contre, oui cela génère de l'entropie.

Votre question rejoint l'idée de mort thermique de l'univers du XIXème siècle.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Floda200489]

Oui, "se convertit en de l'énergie thermique" serait plus juste ? Et qui ne peut pas être réutilisée ?

[gts2]

Oui mais, si on continue de parler du système Terre, ce n'est pas un système isolé, la Terre rayonne ce qui diminue l'énergie thermique et en même temps "exporte" l'entropie.

Quand à la réutilisation de l'énergie, en dehors de l'énergie de stock nucléaire, tout l'énergie "consommée" est une énergie de flux solaire (à plus ou moins brève échéance).

[Floda200489]

D'accord !

Et quand un mouvement est créé cel génère de l'entropie mais y a-t-il un lien avec le dait que le mouvement soit généré par une source organique ou non ? Par exemple une vague qui s'abat sur une plage génère-t-elle de l'entropie ? Ou encore le cycle de l'eau, est-ce qu'il s'épuise au fur et à mesure, et peut-on aussi appeler cela de l'entropie ?
C'est aussi ça que je voulais illustrer dans la question sur la vie. Je vais formuler autrement, pour être sûr d'être assez clair : Comme la Terre est finie dans l'espace et dans le temps, on sait qu'il ne pourra jamais y avoir de quantité finie d'êtres vivants, au contraire en regardant le bilan dans un lointain futur, on saura qu'il y en avait une quantité finie. Donc formulé autrement, est-ce que plus il y a d'individus, plus ça avance l'échéance de la fin d'apparition de la vie ? Dans mon esprit c'est étroitement lié à l'entropie, peut-être que j'ai tout faux là-dessus ?

[Deedee81]

Salut,

Oui, l'entropie n'a pas besoin d'une source organique. C'est d'ailleurs très utilisé dans la théorie des moteurs thermiques, des réfrigérateurs, etc... purement mécaniques.

Le reste j'ai du mal à te suivre : "ça avance l'échéance de la fin d'apparition de la vie" HEIN ???? La fin de l'apparition ???

Je suppose que tu te questionnes sur l'augmentation d'entropie due aux activités humaines. Evidemment, c'est clair, on dépasse les capacités de régénération de la Terre : on épuise les ressources etc.... Le Soleil permet de diminuer l'entropie sur Terre (l'échange de rayonnement est favorable à la Terre... au détriment du Soleil), mais on dépasse de loin ce qu'il nous apporte. Mais on en est maintenant conscient et on se calmera volontairement.... ou contraint et forcé.

Le véritable problème se posera quand le Soleil aura lui-même épuisé son carburant (et atteint une forte entropie d'ailleurs) mais ça, c'est dans 5 milliards d'années.

[gts2]

Et quand un mouvement est créé cel génère de l'entropie mais y a-t-il un lien avec le fait que le mouvement soit généré par une source organique ou non ?

Je ne vois en quoi le second principe nécessiterait une source organique ?!

Par exemple une vague qui s'abat sur une plage génère-t-elle de l'entropie ?

Bien sûr, comme tout phénomène irréversible, cf. l'énoncé du second principe dans votre cours.

Ou encore le cycle de l'eau, est-ce qu'il s'épuise au fur et à mesure, et peut-on aussi appeler cela de l'entropie ?

Le cycle de l'eau est alimenté par le soleil, c'est un système non isolé, dans le cycle il y a en effet, comme dans tout phénomène réel, production d'entropie.

Comme la Terre est finie dans l'espace et dans le temps, on sait qu'il ne pourra jamais y avoir de quantité finie d'êtres vivants, au contraire en regardant le bilan dans un lointain futur, on saura qu'il y en avait une quantité finie. Donc formulé autrement, est-ce que plus il y a d'individus, plus ça avance l'échéance de la fin d'apparition de la vie ? Dans mon esprit c'est étroitement lié à l'entropie, peut-être que j'ai tout faux là-dessus ?

Avez-vous jeté un coup d'oeil à mon lien : Erwin Schrödinger "Qu'est ce que la vie" ?

[Floda200489]

Non je n'ai pas eu l'occasion malheureusement mais c'est un ouvrage que je lirais volontiers !

Merci en tout cas pour ces réponses !

[Pio2001]

Bonjour,

Je suppose que tu te questionnes sur l'augmentation d'entropie due aux activités humaines. Evidemment, c'est clair, on dépasse les capacités de régénération de la Terre : on épuise les ressources etc....

Oui, mais ce n'est pas la capacité à stocker l'entropie produite qui est le facteur limitant.

L'idée que l'on ne pourra pas faire croître indéfiniment l'entropie et que notre activité sur Terre est donc limitée vient du livre de Nicolas Georgescou intitulé Demain la Décroissance, où il applique ce raisonnement au système économique.
Mais Nicolas Georgescou arrive à des conclusions justes avec un raisonnement faux. Il considère le système économique comme un système fermé, et donc soumis au second principe de la thermodynamique.
Or le système économique n'est pas un système physique. Et même en considérant la planète toute entière, puisque c'est le sujet de la présente discussion, ce n'est pas non plus un système fermé. Il n'y a donc aucune raison pour que son entrepie augmente. En pratique, si on regarde l'histoire de la Terre, qui part d'un magma informe, qui se structure en refroidissant, puis qui voit l'apparition de la vie, puis des sociétés humaines, on voit qu'elle évolue plutôt du désordre vers l'ordre. Son entropie serait plutôt en chute libre !

Maintenant un scénario : D'une manière absolument théorique, admettons que l'on exclue tous les phénomènes externes au système Terre. Donc on imagine que le Soleil est éternel et qu'il nous fournit de l'énergie en continu uniformément durant une période infinie. Tout ce qu'il se passe hors de la Terre ne change pas et ne changera jamais.
Si l'on concerve cette loi qui est donc l'augmentation du désordre, peut-on dire qu'à un moment donné la vie ne pourra plus survenir du fait qu'il n'y ait plus assez d'énergie disponible ? Et pour aller plus loin, le mouvement pourrait-il lui aussi cesser ?

Il ne faut pas confondre énergie et entropie, ce sont deux choses différentes. Aujourd'hui, nos sociétés ont un problème d'épuisement des énergies fossiles, mais n'ont aucun problème d'entropie. La Terre n'étant pas enfermée dans une bouteille thermos, qui l'isolerait du reste de l'univers, l'entropie produite sur Terre est libre de se disperser dans le cosmos.

Si maintenant on imagine comme tu le proposes que le reste de l'univers ne change jamais, il y a un problème avec l'idée que le Soleil brille toujours. En effet, il produit de l'énergie, et cette énergie se disperse dans l'univers. Il y aura donc une augmentation indéfinie de l'énergie contenue dans l'univers, ce qui est contradictoire avec le fait que l'univers ne change jamais.

En pratique, voici ce qui se passe.
Le Soleil fournit de l'énergie à la Terre, qui restitue ensuite cette énergie dans l'espace après l'avoir transformée.
La Terre produit aussi sa propre énergie par la désintegration de l'uranium et du thorium dans le manteau terrestre, qui chauffe l'intérieur de la Terre. Cette énergie finit elle aussi par se disperser dans l'espace.
L'entropie de la Terre, quant à elle, a tendance à diminuer si l'on considère l'organisation de la matière vivante et des structures construites par l'homme à sa surface, qui sont de plus en plus ordonnées.
L'entropie produite par les transformations qui ont lieu sur Terre est évacué dans le rayonnement thermique émis par la Terre vers l'espace.

Combien de temps cela pourra-t-il durer ? L'énergie solaire sera disponible pour environ 5 ou 10 milliards d'années.
Quant à l'entropie, on ignore si la capacité de l'univers à absorber l'entropie produite sur Terre est incommensurablement grande, mais finie, ou infinie.

C'est pourquoi vouloir raisonner sur le second principe de la thermodynamique pour prédire le futur de nos sociétés est dangereux : en l'appliquant correctement, on en arrive à la conclusion que les ressources disponibles sont quasi infinies, alors que nous avons des problèmes urgentissimes d'approvisionnement en énergie et de destruction de la biodiversité.

[Floda200489]

Merci pour cette grande analyse !
Donc oui, implicitement je pense surtout aux ressources en énergies que l'on utilise pour faire marcher nos sociétés. Et dans mon esprit, je me dis que plus il y a de choses de faites, plus il y a d'entropie et donc moins il y aura de possibilités à l'avenir.
De manière pratique je sais bien que n'importe qui pourra toujours se mouvoir sur Terre dans 5 milliards d'années voire plus si le Soleil ne détruit pas totalement la Terre, ce qui n'est pas encore sûr.
Mais dans la théorie je voulais savoir si mon raisonnement général était bon : s'il y a augmentation de l'entropie, forcément il y a moins d'énergie disponible. Donc théoriquement, vraiment théoriquement, se pourrait-il qu'une planète n'est plus aucune énergie disponible et que l'entropie soit à un niveau maximum ? Bien que je comprenne qu'une planète n'est pas un système fermé, surtout la Terre qui interagit avec l'extérieur. Mais voilà, j'insiste bien sur le côté théorique de ma demande

[Archi3]

Merci pour cette grande analyse !
Donc oui, implicitement je pense surtout aux ressources en énergies que l'on utilise pour faire marcher nos sociétés. Et dans mon esprit, je me dis que plus il y a de choses de faites, plus il y a d'entropie et donc moins il y aura de possibilités à l'avenir.

il y a des choses justes et des représentations incorrectes dans ce que tu dis.
Ce qui est incorrect : non l'entropie de la terre n'augmente pas indéfiniment "par principe" à cause de la civilisation industrielle. Une civilisation qui ne serait basée que sur du renouvelable produit effectivement constamment de l'entropie mais comme on t'a expliquée cette entropie est envoyée dans l'espace et on reçoit constamment une source d'entropie faible du Soleil. Donc tant que le Soleil dure, n'importe quel phénomène basé sur l'exploitation de cette énergie solaire peut durer, de la même façon qu'une centrale hydraulique peut continuer à fonctionner tant que la pluie alimente le cours d'eau sur lequel elle fonctionne.

En revanche ce qui est vrai c'est que la civilisation industrielle utilise surtout une source de faible entropie qui ne se renouvelle pas, qui sont les fossiles (qui sont en fait de l'énergie solaire "mise en conserve" il y a des centaines de millions d'années mais qu'on brule à toute vitesse). Pour reprendre l'analogie, c'est comme si la centrale hydraulique avait percé un tunnel pour récupérer l'eau d'une nappe fossile qui elle ne se renouvelle pas. Ce n'est donc pas tant le fait qu'un utilise de l'énergie et qu'on crée des déchets qui est un problème (en théorie ça serait la meme chose avec l'énergie solaire), que le fait qu'on utilise une source de faible entropie de taille finie et qui ne se renouvelle pas. On peut dire la même chose des minerais métalliques d'ailleurs : on les extrait et on ne les renouvelle pas.

[gts2]

" s'il y a augmentation de l'entropie "
On vous a déjà dit trois fois (messages #2 #8 #11) que la terre n'étant pas un système fermé, il n'y a pas de raison que son entropie augmente

[Floda200489]

" s'il y a augmentation de l'entropie "
On vous a déjà dit trois fois (messages #2 #8 #11) que la terre n'étant pas un système fermé, il n'y a pas de raison que son entropie augmente

Oui oui je sais bien que la Terre n'est pas un système fermé (comme précisé dans le message #12 )

Si on parle d'entropie sur Terre, c'est comme si on dit "pénurie d'énergie". Or on sait que l'énergie se conserve, donc il n'y a pas de "perte", c'est un abus de langage qui illustre une baisse de l'énergie "disponible". Puisqu'on est d'accord là-dessus, l'énergie "perdue" par la consommation d'énergies fossiles est convertie en énergie thermique qui n'est pas exploitable, c'est ça ?

C'est pourquoi j'ai reformulé ma demande dans mon dernier message, à savoir si dans un système fermé, l'entropie pourrait-elle accéder à un niveau maximum à tel point que plus aucun mouvement ne sera possible, puisqu'il n'y aurait plus d'énergie potentielle ? J'insiste bien sur le côté théorique de ma question, le but est surtout de mieux comprendre le phénomène, ses limites et les domaines dans lesquels il s'exerce.

[gts2]

Bonjour,

Donc on change de sujet : on prend un système fermé, son entropie croît ce qui se fait par équilibrage de toutes les grandeurs intensives (T uniforme, pression uniforme, concentration uniforme ...)

Or la base de tous les systèmes énergétiques est un déséquilibre, donc en effet il ne sera plus possible à l'intérieur de ce système de faire tourner un moteur.

[Archi3]

Oui oui je sais bien que la Terre n'est pas un système fermé (comme précisé dans le message #12 )

Si on parle d'entropie sur Terre, c'est comme si on dit "pénurie d'énergie". Or on sait que l'énergie se conserve, donc il n'y a pas de "perte", c'est un abus de langage qui illustre une baisse de l'énergie "disponible".

c'est exact, il y a un subtilité là dedans, on parle de sources d'énergie mais en réalité il s'agit de sources d'énergie libre, qui est un concept plus subtil, qui tient compte de l'entropie. En fait on a besoin de source "de faible entropie", ou de néguentropie (le contraire de l'entropie). Le rayonnement solaire est une source naturelle de néguentropie qui a alimenté toute la chaine du vivant et par suite toutes les civilisations agricoles. A priori elle ne s'arrêtera pas. Mais les énergies fossiles sont des sources de néguentropie plus accessibles en grande quantité, mais de stock fini, et donc elle finiront par s'épuiser... et on retournera d'une façon ou d'une autre à l'énergie solaire (éventuellement le nucléaire peur aussi fournir une source de néguentropie mais elle est aussi finie).